方舟子
留美学者,生物化学博士
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美国在上个世纪60年代开始重视地震预测的研究,地震学家们一度对此充满了信心。美国国家研究委员会在1976年发表的报告甚至乐观地估计在10年内可靠的地震预报有可能成为常规。这种乐观情绪也感染了普通公众,让他们以为科学家已经发现了准确预测地震的办法,使得他们轻信某个“地震专家”擅自发布的地震预测。随后发生的两次地震恐慌事件,让人们知道,虚假的地震预报引起的社会恐慌,并不亚于真正的地震。
第一个事件是国际事件。1974年10月3日,在秘鲁利马西南部发生了一次8.1级的地震。美国矿务局地质学家布雷迪与美国地质调查局地质学家斯宾塞合作,在1976年预测,利马随后将在1980年秋天发生一次8.4级的地震并引发海啸,把利马夷为平地。布雷迪声称,通过实验并根据爱因斯坦的统一场理论,发现了一种能准确预测地震的办法。一开始美国地质调查局认为布雷迪的理论 “有合理的科学依据”。但是在1979年布雷迪修改其预测称,从1980年9月开始,利马在9个月内将会发生13次大的前震,然后在1981年7月发生一次9.8级地震,后来又修正为9.9级。这将是前所未有的大地震,如此骇人听闻才促使地质调查局怀疑布雷迪的方法。美国全国地震预测评价委员会进行了调查以后,否定了布雷迪的预测。
但是秘鲁政府很认真地对待布雷迪的预测。虽然布雷迪预测的系列前震并没有发生,但是几次小地震和在秘鲁发生的“动物异常现象”——突然出现大量的跳蚤——让许多人仍然相信布雷迪预测的末日即将来临。1981年6月底,在“末日”的前夕,美国全国地震预测评价委员会派人到利马,接受电视和报纸采访,试图平息恐慌。但是无济于事。这名特派员在美国驻秘鲁大使馆吃晚餐时,由大使夫妇亲自供餐。起初他以为这是为了节省纳税人的钱,后来才知道大使馆里所有的本地雇员包括厨师都已经逃离利马。
1989年,一位获得过动物学博士学位,但自己从事气象研究和地震预测的人——布朗宁宣布在1990年12月3日左右,美国密苏里州的新马德里将有50%的可能发生6-7级甚至更大的地震。布朗宁的理论依据是在那一天地球、月亮和太阳将会在一条线上,引起大潮,并触发那个纬度的地震。布朗宁的预测被美国主流媒体广为报道,虽然大多数美国地质学家们都认为这是无稽之谈,但是密苏里本地一个地震方面的教授却支持布朗宁,向当地政府发去警告。当地政府采取了一系列防震措施,组织防震训练,发送放震手册,建立避难所。邻州也做好了援助救灾准备。为此估计花了大约2亿美元。在预计发生地震的那天,学校、工厂都关闭了。但是地震并没有等来。几个月后布朗宁因心脏病发作病故。
美国主流的地震学家同样经历了一次地震预测“滑铁卢”。在上个世纪70年代,美国地震学家对地震前兆做了很多研究,有的是历来相传的 “前兆”(例如动物行为异常),有的是新发现的“前兆”(例如氡气测量),但是都未能确定这些“前兆”真的能用于预测地震的发生。最终,他们把赌注都放在了一个地方——加州的帕克菲尔德。
1979年,美国地质勘探局的研究人员注意到,在加州帕克菲尔德这个地方,似乎很有规律地定期发生5.5-6级地震,自1857年以来已发生了6次,平均间隔时间大约是22年。最后一次发生于1966年,据此预测下一次应该发生于1988年左右。1984年,美国地质勘探局启动 “帕克菲尔德实验”,并在1985年4月发布预测,有95%的把握认为,在未来的5-6年内,帕克菲尔德将会发生一次大约6级的地震,不晚于1993年1月。
地震学家们认为,他们终于等来了一个可以对地震的发生进行全程监控的机会。帕克菲尔德布满了各种各样的仪器测量地震 “前兆”,100多名研究人员参与了这项 “帕克菲尔德实验”。然而,该来的地震却没有来,反而在1989年和1994年分别在旧金山和洛杉矶附近发生了破坏性地震。2004年9月28日,帕克菲尔德地震终于姗姗来迟,比预测的晚了11年。日本地震学界同样经历了一次类似的 “滑铁卢”,结果更惨。日本在1965年已开始一项地震预测全国性项目,起初是研究性质的,但是到1978年,日本地震学家们相信在日本中部将很快会有一场8级左右的 “东海大地震”。这次预测的理由和“帕克菲尔德实验”类似。日本东海地区据估计平均大约120年发生一次大地震,此时距上一次大地震(1854年)已过了120年,大地震的发生似乎迫在眉睫。日本政府为此采取了一系列紧急措施严阵以待,却忽视了其他地区。但是“东海大地震”至今还没有发生,却在1995年出乎意料地发生了死伤惨重的神户大地震。
自这两次事件之后,越来越多的地震学家意识到,想要对地震进行预测是不现实的,研究的重点改为研究地震机理和地震灾害的评估,而不是地震预测。1996年11月,“地震预测框架评估”国际会议在伦敦召开。与会者达成一个共识:地震本质上是不可预测的,不仅现在没法预测,将来也没法预测。
他们认为,地球处于自组织的临界状态,任何微小的地震都有可能演变成大地震。这种演变是高度敏感、非线形的,其初始条件不明,很难预测。如果要预测一个大地震,就需要精确地知道大范围(而不仅仅是断层附近)的物理状况的所有细节,而这是不可能的。而如果想通过监控前兆来预测地震,也是不可行的。所谓“地震前兆”极其多样,不同的地震往往都有不同的前兆,而且一般都是地震发生后才“发现”有过前兆,缺乏客观的认定,既无定量的物理机制能把前兆与地震联系起来,也无统计上的证据证明这些前兆真的与地震有关,多数甚至所有的“地震前兆”可能都是由于误释,令人怀疑“地震前兆”是否真的存在。
东京大学、加州大学洛杉矶分校和博洛尼亚大学的地震学家据此在次年3月美国《科学》联合发表《地震无法被预测》的论文,引发了一场争论。1999年2-4月,就地震能否预测这一问题,多位地震学家继续在英国 《自然》网站上进行辩论。辩论双方的共识实际上多于分歧。双方都同意:至少就已有的知识而言,要可靠而准确地对地震做出确定性预测是不可能的。不过,根据科学数据,能够计算出未来可能发生的地震的概率。例如,美国地质调查局估计在未来30年内旧金山湾区发生一次大地震的概率是67%,南加州则是60%。进入21世纪以后,这仍然是国际地震学界的主流观点。美国地质调查局现在认为,他们“致力于地震灾害的长期减轻,是通过帮助提高建筑的安全性,而不是通过试图实现短期预测”。中国成了唯一一个还把地震预测作为研究重点、具有官方地震预报制度的国家。
(未完待续)